(57)【要約】 【課題】  印刷作業の工数を減らし、また素子厚の薄い積層インダクタンス素子を提供でき、さらに従来と同じ素子厚さで高いインダクタンス値を持つ積層インダクタンス素子及びその製造方法を得る。【解決手段】  磁性体層と導電体層を複数印刷積層し、磁性体層５の中にスパイラル状の導電体層８，９，１０を形成した積層インダクタンス素子であって、少なくとも一層以上の導電体層が２ターン以上のスパイラル状である積層インダクタンス素子とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス層と導電体層が複数回印刷積層され、前記セラミックスの中にスパイラル状の導電体コイルが形成された積層インダクタンス素子において、前記導電体層の少なくとも一層以上が２ターン以上のスパイラル状であることを特徴とする積層インダクタンス素子。
【請求項２】
前記セラミックスが軟磁性体であることを特徴とする請求項１記載の積層インダクタンス素子。
【請求項３】
前記セラミックスの比透磁率が２以下であることを特徴とする請求項１記載の積層インダクタンス素子。
【請求項４】
前記セラミックスが軟磁性体と比透磁率が２以下のセラミックスであって、該比透磁率が２以下のセラミックス層が積層インダクタンス素子の中央部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の積層インダクタンス素子。
【請求項５】
セラミックス層と導電体層を複数印刷積層し、前記セラミックス層の中にスパイラル状の導電体コイルを形成する積層インダクタンス素子の製造方法において、少なくとも一層以上を２ターン以上のスパイラル状とすることを特徴とする積層インダクタンス素子の製造方法。
【請求項６】
前記セラミックスを軟磁性体、あるいは比透磁率が２以下のセラミックスとし、該比透磁率が２以下のセラミックス層を積層インダクタンス素子の中央部に配置することを特徴とする請求項５に記載の積層インダクタンス素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、電子機器、あるいは携帯端末などの電源部分に使用されるのに好適な、表面実装用の積層インダクタンス素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化・高周波化により、ＥＭＩ対策が重要性を増している。信号系に対しては、直列にインダクタンス素子を装着して目的とする周波数のノイズを遮断するということが一般的に行われている。また、パワーアンプ等のアクティブ素子の電源ライン系に対しても、直列にインダクタンス素子を装着して、アクティブ素子から信号周波数のノイズが電源ラインに漏洩することを抑制する等のＥＭＩ対策が行われている。
【０００３】
近年、通信機器、家電など電器製品は急速に進化を遂げている。これに伴い、電子部品にもさらなる小型化、高密度化、高性能化が要求されており、インダクタンス素子に代表される電子部品の主流は、積層型のものに移りつつある。  
【０００４】
特許文献１には、各々の層に、磁性体シートを印刷し、積層してコイルを形成してなる積層インダクタンス素子について記載されている。
【０００５】
図６は、従来の積層インダクタンス素子の製造方法の説明図である。
【０００６】
プリント配線基板上等に実装する形で使用される積層インダクタンス素子は、通常、軟磁性フェライト粉末と結合剤からなる磁性体、もしくは非磁性セラミックス粉末と結合剤からなる非磁性体のグリーンシート１上に導電性粉末と結合剤からなる導電体層２をスクリーン印刷法を用いて印刷し、グリーンシートを交互に積層し、磁性体もしくは非磁性体の中にスパイラル状に導電体コイルをスパイラル状に設ける。さらにグリーンシート４をプレスにより重畳して積層し、切断し同時焼結することによりチップ化し形成されている。ここでは、比透磁率が１に近いもの、特に２以下のものを非磁性と称することとする。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２０５９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、磁性もしくは非磁性セラミックスの中にスパイラル状に導電体コイルを設けたインダクタンス素子では、高インダクタンス値を得るために印刷積層数を増やし、ターン数を多くする必要があり、結果として素子厚が厚くなってしまうという問題があった。また、印刷工数が多くなることで、生産能力が低下するという問題があった。さらに、積層数が多くなることで層間でショートの確率が高くなり、製造歩留まりが低下するという問題点があった。
【０００９】
本発明の目的は、従来の課題を克服し、印刷作業の工数を減らすことができ、また素子厚の薄い積層インダクタンス素子を提供することである。さらには、従来と同じ素子厚さで高いインダクタンス値を持ち、かつ直流重畳特性にも対応できる積層インダクタンス素子及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、磁性体層もしくは非磁性セラミックス層と導電体層を複数印刷積層し、前記導電体層が、スパイラル状に導電体コイルを形成した積層インダクタンス素子において、導電体層が２ターン以上のスパイラル状である積層インダクタンス素子が得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、磁性体層もしくは非磁性セラミック層と導電体層を複数印刷し、磁性体もしくは非磁性セラミックスの中にスパイラル状の導電体コイルを形成した積層インダクタンス素子において、導電体層を２ターン以上のスパイラル状に印刷する積層インダクタンス素子の製造方法が得られる。
【００１２】
インダクタンス素子のインダクタンス値Ｌは、次式（１）で表すことができる。
Ｌ＝μ0・μ’・Ａｅ・Ｎ2／ｌ・・・・・（１）
μ0：真空透磁率、μ’：磁性体の初透磁率、Ａｅ：磁路断面積、ｌ：磁路長、Ｎ：ターン数。
【００１３】
即ち、本発明は、磁性体層と導電体層を複数印刷積層し、磁性体の中にスパイラル状の導電体コイルを形成した積層インダクタンス素子であって、少なくとも一層以上の導電体層を２ターン以上のスパイラル状とする積層インダクタンス素子である。
【００１４】
また、本発明は、非磁性セラミックス層と導電体層を複数印刷積層し、非磁性セラミックスの中にスパイラル状の導電体コイルを形成した積層インダクタンス素子であって、少なくとも一層以上の導電体層を２ターン以上のスパイラル状とする積層インダクタンス素子である。
【００１５】
また、本発明は、磁性体層と導電体層が複数回印刷積層され、また非磁性セラミックス層と導電体層が複数回印刷積層された積層インダクタンス素子であって、前記積層インダクタンス素子の中央部分に、前記非磁性セラミックス層と導電体層との印刷積層部分が配置され、前記導体層は、２ターン以上のスパイラル状の導電体コイルにて形成された積層インダクタンス素子である。
【００１６】
また、本発明は、磁性体層と導電体層を複数印刷積層し、磁性体の中にスパイラル状の導電体コイルを形成する積層インダクタンス素子の製造方法であって、少なくとも一層以上の導電体層を２ターン以上のスパイラル状とする積層インダクタンス素子の製造方法である。
【００１７】
また、本発明は、非磁性セラミックス層と導電体層を複数印刷積層し、非磁性セラミックスの中にスパイラル状の導電体コイルを形成する積層インダクタンス素子の製造方法であって、少なくとも一層以上の導電体層が２ターン以上のスパイラル状とする積層インダクタンス素子の製造方法である。
【００１８】
また、本発明は、磁性体層と導電体層を複数回印刷積層し、また非磁性セラミックス層と導電体層を複数回印刷積層して形成する積層インダクタンス素子の製造方法であって、前記積層インダクタンス素子の中央部分に、前記非磁性セラミックス層と導電体層との印刷積層部分を配置して、かつ、前記導体層は、２ターン以上のスパイラル状の導電体コイルとする積層インダクタンス素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、従来と同一な厚さで高いインダクタンス値を持つ素子であって、同一のインダクタンス値の場合は、電気的特性不良の低減（多層によるレアショート不良）を実現し、かつ素子が小型化し、また、印刷工程の工数を減らすことができ、かつ直流重畳特性にも対応できる積層インダクタンス素子及びその製造方法を提供できる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の積層インダクタンス素子は、第１の構成として、磁性体層と導電体層を複数印刷積層し、磁性体の中にスパイラル状の導電体コイルを形成した積層インダクタンス素子であって、少なくとも一層以上の導電体層を２ターン以上のスパイラル状とする。
【００２１】
また、第２の構成として、非磁性セラミックス層と導電体層を複数印刷積層し、非磁性セラミックスの中にスパイラル状の導電体コイルを形成した積層インダクタンス素子であって、少なくとも一層以上の導電体層を２ターン以上のスパイラル状の積層インダクタンス素子とする。この場合は、積層インダクタンス素子は、空芯のインダクタの構成である。
【００２２】
また、第３の構成として、磁性体層と導電体層が複数回印刷積層され、また非磁性セラミックス層と導電体層が複数回印刷積層された積層インダクタンス素子であって、前記積層インダクタンス素子の中央部分に、前記非磁性セラミックス層と導電体層との印刷積層部分が配置され、前記導体層は、２ターン以上のスパイラル状の導電体コイルにて形成された積層インダクタンス素子とする。この場合は、積層インダクタンス素子は、磁性体の中に空芯による空隙を有するインダクタの構成である。  
【実施例１】
【００２３】
次に、本発明の積層インダクタンス素子及びその製造方法を実施例にて詳細に説明する。
【００２４】
まず、磁性体形成用フェライトペーストについては、
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト粉末
（比表面積５．２ｍ2／ｇ）       １００重量部
結合剤（ポリビニルブチラール）                                ５重量部
溶剤（エチルセロソルブ）                                    ７０重量部
上記組成をスパイラルミキサーを用いて混合し、さらにビーズミルにて混練分散し、磁性体形成用フェライトペーストを得た。
【００２５】
また、導電体層形成用Ａｇペーストについては、
結合剤（エチルセルロース）                                    ５重量部
溶剤（α−テルピネオール）                                  １５重量部
溶剤（ブチルカルビトールアセテート）                        １０重量部
銀微粉末（平均粒径０．５μｍ）                            １００重量部
上記組成を３本ロールにて混練分散し、導電体層形成用Ａｇペーストを得た。
【００２６】
図１は、本発明の実施例１による積層インダクタンス素子の製造方法を示す図である。図１（ａ）は、グリーンシート１を示し、図１（ｂ）は、グリーンシート１の上に印刷する導電体層８の状態を示し、図１（ｃ）は、導電体層８の上に印刷する磁性体層５の状態を示し、図１（ｄ）は、磁性体層５の上に印刷する導電体層９の状態を示し、図１（ｅ）は、導電体層９の上に印刷する磁性体層５の状態を示し、図１（ｆ）は、磁性体層５の上に印刷する導電体層１０の状態を示し、図１（ｇ）は、導電体層１０の上に印刷するグリーンシート７を示す。
【００２７】
製造方法について、さらに詳しく説明する。図１（ａ）に示すように、予め、フェライトペーストを用い、ドクターブレード法により厚さ２００μｍにしたグリーンシート１を作製する。
【００２８】
その上に、図１（ｂ）に示すスパイラル状の導電体層８を印刷する。次に、図１（ｃ）に示す窓領域をもつ、磁性体層３を印刷する。図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示す工程は、設計値の厚さになるまで複数回繰り返し印刷する。  
【００２９】
次に、図１（ｄ）に示すスパイラル状の導電体層９を印刷する。ここで、導電体層８の端部と導電体層９の端部とは、前記窓領域を介してスルーホールで接続される。次に、図１（ｅ）に示す窓領域をもつ、磁性体層５を印刷する。図１（ｄ）及び図１（ｅ）に示す工程は、設計値の厚さになるまで複数回繰り返し印刷する。次に、図１（ｆ）に示す導電体パターン１０を印刷する。さらに、図１（ｇ）に示すように導電体層を被覆するように最上部にグリーンシート７を印刷する。図１（ｆ）及び図１（ｇ）に示す工程は、設計値の厚さになるまで複数回繰り返し印刷する。
【００３０】
その上にフェライトペーストを用いてドクターブレード法により作製した厚さ２００μｍのグリーンシートをプレスにより重畳して積層し、所定の大きさ（２．０ｍｍ×１．２ｍｍ）に切断し、これを脱バインダー後、９００℃で一体焼成した。
【００３１】
この焼成体の積層コイルのリードが露出している面に、Ａｇを主成分とした導電性ペーストを塗布し、約６００℃で焼き付けを行い、外部電極を形成した後、外部電極にＮｉおよびＳｎめっきを行い積層インダクタンス素子を作製した。作製した積層インダクタンス素子の、インダクタンス値の周波数特性を、ＨＰ製インダクタンスアナライザーＨＰ４１９１Ａを用いて評価した。
【００３２】
図３は、本発明による積層インダクタンス素子の説明図である。また、図４は、本発明による積層インダクタンス素子の内部構造を示す透視図である。図４（ａ）は積層体の側面図であり、図４（ｂ）は、積層体の上面図である。
【００３３】
本実施例では、上記組成でペーストを作製したが、これ以外の成分・配合比でも、印刷可能なペーストが得られるものであればよい。このサンプルについて、従来パターンと比較した結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
本発明品において、従来パターン品と比較したところ、同じ４．５ターンでの特性は、ほぼ同じ特性が得られた。さらに、積層数が減ることにより、素子の厚さも薄くすることができた。歩留まりも従来と変わらず、信頼性も従来と同等である。
【実施例２】
【００３６】
図２は、本発明の実施例２による積層インダクタンス素子の製造方法を示す図である。図２（ａ）はグリーンシート１ａを示し、図２（ｂ）は、グリーンシート１ａの上に印刷する導電体層８ａの状態を示し、図２（ｃ）は、導電体層８ａの上に印刷する磁性体層５ａの状態を示し、図２（ｄ）は、磁性体層５ａの上に印刷する導電体層９ａの状態を示し、図２（ｅ）は、導電体層９ａの上に印刷する非磁性体層５０の状態を示し、図２（ｆ）は、非磁性体層５０の上に印刷する導電体層１０ａの状態を示し、図２（ｇ）は、導電体層１０ａの上に印刷する磁性体層５ｂの状態を示し、図２（ｈ）は、磁性体層５ｂの上に印刷する導電体層１１ａの状態を示し、図２（ｉ）は、導電体層１１ａの上に印刷するグリーンシート７ａの状態を示す。  
【００３７】
ここで、磁性体形成用フェライトペーストについては、
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライト粉末
（比表面積５．２ｍ2／ｇ）     １００重量部
結合剤（ポリビニルブチラール）                          ５重量部
溶剤（エチルセロソルブ）                              ７０重量部
上記組成をスパイラルミキサーを用いて混合し、さらにビーズミルにて混練分散し、磁性体形成用フェライトペーストを得た。
【００３８】
また、非磁性体層形成用フェライトペーストについては、
Ｚｎ−Ｃｕフェライト粉末
（比表面積５．２ｍ2／ｇ）     １００重量部
結合剤（ポリビニルブチラール）                          ５重量部
溶剤（エチルセロソルブ）                              ７０重量部
上記組成をスパイラルミキサーを用いて混合し、さらにビーズミルにて混練分散し、非磁性体形成用フェライトペーストを得た。このＺｎ−Ｃｕフェライト粉末のキュリ温度は、−３０℃〜−４０℃の範囲にあり、積層インダクタンス素子の使用温度範囲では、比透磁率が２以下となる。
【００３９】
導体形成用Ａｇペーストについては、
結合剤（エチルセルロース）                                ５重量部
溶剤（α−テルピネオール）                              １５重量部
溶剤（ブチルカルビトールアセテート）                    １０重量部
銀微粉末（平均粒径０．５μｍ）                        １００重量部
上記組成を３本ロールにて混練分散し、導体形成用Ａｇペーストを得た。
【００４０】
本発明の製造方法について、さらにくわしく説明する。図２（ａ）に示すように、予め、フェライトペーストを用い、ドクターブレード法により厚さ２００μｍとしたグリーンシート１を作製する。
【００４１】
その上に、図２（ｂ）に示すスパイラル状の導電体層８ａを印刷する。次に、図２（ｃ）に示す窓領域をもつ、磁性体層５ａを印刷する。図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示す工程は、設計値の厚さになるまで複数回繰り返し印刷する。
【００４２】
次に、図２（ｄ）に示すスパイラル状の導電体層９ａを印刷する。次に、図２（ｅ）に示す窓領域をもつ、非磁性体層５０を印刷する。図２（ｄ）及び図２（ｅ）に示す工程は、設計値の厚さになるまで複数回繰り返し印刷する。次に、図２（ｆ）に示す導電体層１０ａを印刷する。さらに、図２（ｇ）に示すように、磁性体層５ｂを印刷する。図２（ｆ）及び図２（ｇ）に示す工程は、設計値の厚さになるまで複数回繰り返し印刷する。次に、図２（ｈ）に示す導電体層１１ａを印刷し、さらに図２（ｉ）に示すグリンシート７ａを示す。
【００４３】
その上にフェライトペーストを用いてドクターブレード法により作製した厚さ２００μｍのグリーンシートをプレスにより重畳して積層し、所定の大きさ（２．０ｍｍ×１．２ｍｍ）に切断し、これを脱バインダー後、９００℃で一体焼成した。この焼成体の積層巻線のリードが露出している面に、Ａｇを主成分とした導電性ペーストを塗布し、約６００℃で焼き付けを行い、外部電極を形成した後、外部電極にＮｉおよびＳｎめっきを行い、積層インダクタンス素子を作製した。作製した積層インダクタンス素子の、インダクタンス値の周波数特性を、ＨＰ製インダクタンスアナライザーＨＰ４１９１Ａを用いて評価した。本実施例では、上記組成でペーストを作製したが、これ以外の成分・配合比でも、印刷可能なペーストが得られるものであればよい。このサンプルについて、従来パターンと比較した結果を表１に示す。
【００４４】
図８は、実施例１の積層インダクタンス素子と、実施例２の積層インダクタンス素子の直流重畳特性の比較の図である。実施例２の積層インダクタンス素子は、非磁性体層５０による空隙部の効果により直流重畳特性のインダクタンス値が、直流電流１７０ｍＡ以上において実施例１よりも改善されている。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１の積層インダクタンス素子の製造方法を示す図。
【図２】本発明による実施例２の積層インダクタンス素子の製造方法を示す図。図２（ａ）は、グリーンシートを示す図、図２（ｂ）は、グリーンシートの上に印刷する導電体層の状態を示す図、図２（ｃ）は、導電体層の上に印刷する磁性体層の状態を示す図、図２（ｄ）は、磁性体層の上に印刷する導電体層の状態を示す図、図２（ｅ）は、導電体層の上に印刷する非磁性体層の状態を示す図、図２（ｆ）は、非磁性体層の上に印刷する導電体層の状態を示す図、図２（ｇ）は、導電体層の上に印刷する磁性体層の状態を示す図、図２（ｈ）は、磁性体層の上に印刷する導電体層の状態を示す図、図２（ｉ）は、導電体層の上に印刷するグリーンシートの状態を示す図。
【図３】本発明による積層インダクタンス素子の外観斜視図。
【図４】本発明による積層インダクタンス素子の内部構造を示す透視図。図４（ａ）は積層体の側面図、図４（ｂ）は積層体の上面図。
【図５】比較例で実施した従来の積層インダクタンス素子の内部構造を示す透視図。図５（ａ）は積層体の側面図、図５（ｂ）は積層体の上面図。
【図６】本発明の実施例１の積層インダクタンス素子のパターンと従来パターンとの工数の比較を示す図。
【図７】従来の積層インダクタンス素子の製造方法を示す説明図。
【図８】実施例１の積層インダクタンス素子と実施例２の積層インダクタンス素子の直流重畳特性の比較図。
【符号の説明】
【００４６】
１，１ａ，４，４ａ，７，７ａ    グリーンシート
２    導電体層
３，５，５ａ，５ｂ    磁性体層
８，８ａ，９，９ａ，１０，１０ａ，１１ａ    導電体層
１１    磁性体
５０    非磁性体層
【図１】
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【図２】
2005222984.tif 000005
【図３】
2005222984.tif 000006
【図４】
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【図５】
2005222984.tif 000008
【図６】
2005222984.tif 000009
【図７】
2005222984.tif 000010
【図８】
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